本發(fā)明涉及一種不銹鋼列車車體激光焊接質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，屬于焊接質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

激光深熔焊是一個(gè)比較復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，焊縫質(zhì)量從根本上說(shuō)是由熔池流動(dòng)狀態(tài)與小孔行為所決定的，但由于激光深熔焊過(guò)程中能量的傳遞機(jī)理和物理過(guò)程非常復(fù)雜，小孔穩(wěn)定存在的動(dòng)態(tài)平衡條件、各種因素對(duì)熔池形態(tài)的影響機(jī)理等問(wèn)題，迄今還沒(méi)有完整的、系統(tǒng)的理論對(duì)其進(jìn)行描述和解釋，因此往往在對(duì)功率、速度等常規(guī)工藝參數(shù)的嚴(yán)格控制條件下無(wú)法保證激光焊接過(guò)程和質(zhì)量的穩(wěn)定性。

不銹鋼車體很主要的一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)就是外型美觀，不用油漆涂裝油漆。對(duì)于不銹鋼板外表面為列車蒙皮外表的情況，為了保證車體外觀質(zhì)量，搭接焊只能采用非熔透型焊接，盡量使不銹鋼板外表面沒(méi)有焊接印痕。這樣就造成了搭接焊縫熔深難以監(jiān)測(cè)，可能造成車體質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)由于焊縫路徑較長(zhǎng)，在對(duì)接裝配時(shí)容易出現(xiàn)錯(cuò)邊及間隙缺陷，這些缺陷都會(huì)對(duì)焊縫質(zhì)量產(chǎn)生影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，針對(duì)技術(shù)背景中不銹鋼列車車體在激光焊接過(guò)程中質(zhì)量難以得到有效監(jiān)控的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新的用于不銹鋼列車車體激光焊接在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種不銹鋼列車車體激光焊接質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括工件、激光發(fā)生器、信號(hào)拾取裝置、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路，激光發(fā)生器設(shè)置于工件的正上方，信號(hào)拾取裝置的輸出端與信號(hào)調(diào)理電路的輸入端相連接，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路的輸入端相連接，激光發(fā)生器用來(lái)對(duì)工件進(jìn)行加工，信號(hào)拾取裝置用來(lái)準(zhǔn)確獲取激光發(fā)生器加工過(guò)程中反映工件加工質(zhì)量的信息并傳輸給信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路用來(lái)將傳感信號(hào)轉(zhuǎn)換或放大傳送到數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路，數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路用來(lái)對(duì)來(lái)自信號(hào)調(diào)理電路的信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換、完成信號(hào)的在線數(shù)據(jù)采集與記錄，并通過(guò)時(shí)域分析、頻域分析以及時(shí)頻分析手段實(shí)現(xiàn)信號(hào)中有效信息的挖掘，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光發(fā)生器對(duì)工件加工過(guò)程的穩(wěn)定性，當(dāng)出現(xiàn)加工缺陷時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。

作為一種較佳的實(shí)施例，信號(hào)拾取裝置包括傳感器、傳感器安裝裝置，傳感器安裝設(shè)置于傳感器安裝裝置上，傳感器用來(lái)對(duì)激光發(fā)生器對(duì)工件的加工信息進(jìn)行采集。

作為一種較佳的實(shí)施例，信號(hào)拾取裝置設(shè)置于工件的側(cè)上方。

作為一種較佳的實(shí)施例，數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路包括數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的頻率為200khz，數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置有8路模擬信號(hào)采集接口。

作為一種較佳的實(shí)施例，信號(hào)拾取裝置采集的信息為激光發(fā)生器對(duì)工件焊接過(guò)程中的金屬蒸汽及熔池產(chǎn)生的光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

本發(fā)明還提出一種不銹鋼列車車體激光焊接質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟ss1：激光發(fā)生器在對(duì)不銹鋼列車車體進(jìn)行激光焊接時(shí)，集成到焊接頭上的信號(hào)拾取裝置實(shí)時(shí)提取激光焊接過(guò)程中金屬蒸汽及熔池產(chǎn)生的光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后傳輸給信號(hào)調(diào)理電路；

步驟ss2：信號(hào)調(diào)理電路對(duì)步驟ss1中的電信號(hào)進(jìn)行濾波、轉(zhuǎn)換和放大，并傳輸給數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路；

步驟ss3：數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路對(duì)來(lái)自信號(hào)調(diào)理電路的信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換、完成信號(hào)的在線數(shù)據(jù)采集與記錄，并通過(guò)時(shí)域分析、頻域分析以及時(shí)頻分析手段實(shí)現(xiàn)信號(hào)中有效信息的挖掘，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光發(fā)生器對(duì)工件加工過(guò)程的穩(wěn)定性，當(dāng)焊接過(guò)程中出現(xiàn)加工缺陷時(shí)，通過(guò)信號(hào)時(shí)域及頻域的變化判別缺陷的位置及數(shù)量，并進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：第一，本發(fā)明通過(guò)反復(fù)的調(diào)試與設(shè)計(jì)，研制了一套適應(yīng)性好、可靠性高、功能強(qiáng)大、易于擴(kuò)充的激光焊接在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效地與焊接設(shè)備集成到一起、完成焊接過(guò)程中信號(hào)的高速采集與記錄、具備時(shí)域分析及頻域分析等手段；第二，本發(fā)明通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，建立了焊縫熔深與監(jiān)測(cè)信號(hào)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)模型，為非穿透激光深熔焊熔深的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)提供理論指導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)依據(jù)；第三，本發(fā)明采集并分析常見(jiàn)不良激光加工過(guò)程的信號(hào)，深入了解焊接過(guò)程的內(nèi)部變化，提取能夠用于實(shí)時(shí)識(shí)別常見(jiàn)缺陷的有效判據(jù)，為各種焊接缺陷高可靠性的自動(dòng)識(shí)別提供理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記的含義：1-工件，2-激光發(fā)生器，3-信號(hào)拾取裝置，4-信號(hào)調(diào)理電路，5-數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明提出一種不銹鋼列車車體激光焊接質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括工件1、激光發(fā)生器2、信號(hào)拾取裝置3、信號(hào)調(diào)理電路4、數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路5，激光發(fā)生器2設(shè)置于工件1的正上方，信號(hào)拾取裝置3的輸出端與信號(hào)調(diào)理電路4的輸入端相連接，信號(hào)調(diào)理電路4的輸出端與數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路5的輸入端相連接，激光發(fā)生器2用來(lái)對(duì)工件1進(jìn)行加工，信號(hào)拾取裝置3用來(lái)準(zhǔn)確獲取激光發(fā)生器2加工過(guò)程中反映工件1加工質(zhì)量的信息并傳輸給信號(hào)調(diào)理電路4，信號(hào)調(diào)理電路4用來(lái)將傳感信號(hào)轉(zhuǎn)換或放大傳送到數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路5，數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路5用來(lái)對(duì)來(lái)自信號(hào)調(diào)理電路4的信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換、完成信號(hào)的在線數(shù)據(jù)采集與記錄，并通過(guò)時(shí)域分析、頻域分析以及時(shí)頻分析手段實(shí)現(xiàn)信號(hào)中有效信息的挖掘，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光發(fā)生器2對(duì)工件1加工過(guò)程的穩(wěn)定性，當(dāng)出現(xiàn)加工缺陷時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。

作為一種較佳的實(shí)施例，信號(hào)拾取裝置3包括傳感器、傳感器安裝裝置，傳感器安裝設(shè)置于傳感器安裝裝置上，傳感器用來(lái)對(duì)激光發(fā)生器2對(duì)工件1的加工信息進(jìn)行采集。

作為一種較佳的實(shí)施例，信號(hào)拾取裝置3設(shè)置于工件1的側(cè)上方。

作為一種較佳的實(shí)施例，數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路5包括數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的頻率為200khz，數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置有8路模擬信號(hào)采集接口。

作為一種較佳的實(shí)施例，信號(hào)拾取裝置3采集的信息為激光發(fā)生器2對(duì)工件1焊接過(guò)程中的金屬蒸汽及熔池產(chǎn)生的光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

本發(fā)明還提出一種不銹鋼列車車體激光焊接質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟ss1：激光發(fā)生器2在對(duì)不銹鋼列車車體進(jìn)行激光焊接時(shí)，集成到焊接頭上的信號(hào)拾取裝置3實(shí)時(shí)提取激光焊接過(guò)程中金屬蒸汽及熔池產(chǎn)生的光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后傳輸給信號(hào)調(diào)理電路4；

步驟ss2：信號(hào)調(diào)理電路4對(duì)步驟ss1中的電信號(hào)進(jìn)行濾波、轉(zhuǎn)換和放大，并傳輸給數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路5；

步驟ss3：數(shù)據(jù)采集及信號(hào)分析電路5對(duì)來(lái)自信號(hào)調(diào)理電路4的信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換、完成信號(hào)的在線數(shù)據(jù)采集與記錄，并通過(guò)時(shí)域分析、頻域分析以及時(shí)頻分析手段實(shí)現(xiàn)信號(hào)中有效信息的挖掘，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光發(fā)生器2對(duì)工件1加工過(guò)程的穩(wěn)定性，當(dāng)焊接過(guò)程中出現(xiàn)加工缺陷時(shí)，通過(guò)信號(hào)時(shí)域及頻域的變化判別缺陷的位置及數(shù)量，并進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。